專利名稱：位移滑片式轉(zhuǎn)子發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種位移滑片式轉(zhuǎn)子發(fā)動機，尤其涉及一種安裝有滑片的轉(zhuǎn)子在定子 腔內(nèi)無偏心轉(zhuǎn)動，構(gòu)成化學能轉(zhuǎn)化為機械內(nèi)的多缸大功率內(nèi)燃機。
二
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子發(fā)動機中，汪克爾型三角活塞發(fā)動機是現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)展較成熟的轉(zhuǎn) 子發(fā)動機，由日本馬自達公司引進并研發(fā)數(shù)十年之久，不過由于其特有的結(jié)構(gòu)特征使其有 幾大缺陷是不可避免的。一、三角轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時是偏心的使其在工作時產(chǎn)生的震動很大。
二、三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機的扭矩很低，使其不能應用在重型車輛上。三、三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機的燃燒 室形狀是一個狹長的空間，使其燃燒效率沒有活塞式發(fā)動機高。四、因其特有的結(jié)構(gòu)使其壓 縮比較低，無法使用柴油動力。五、三角轉(zhuǎn)子及其定子腔的形狀使該發(fā)動機的加工成本與維 修成本較高。
三

發(fā)明內(nèi)容
為了制造出一種成本低廉，部件極少，功率重量比超大的發(fā)動機。本發(fā)明采用全 新的設計理念，一、考慮到發(fā)動機在工作時無震動，本發(fā)明采用轉(zhuǎn)子與定子組合形式，且轉(zhuǎn) 子在定子內(nèi)是無偏心轉(zhuǎn)動的。二、考慮到轉(zhuǎn)子的無偏心轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子與定子腔間隔出 汽缸，其功率重量比要比三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機大，則需要在一個小體積的空間內(nèi)設置多個汽缸， 本發(fā)明采用了可上下位移的滑片式，即在圓盤狀轉(zhuǎn)子上設置滑片槽，并豎直插入多個滑片 構(gòu)成多個汽缸，在圓盤轉(zhuǎn)子的兩面都間隔出汽缸，當在轉(zhuǎn)子上插入6個葉片時，本發(fā)明共有 12個汽缸，當在轉(zhuǎn)子上插入8個葉片時，本發(fā)明共有16個汽缸，其汽缸數(shù)是滑片數(shù)的兩倍。
三、考慮到滑片的長度不變，而轉(zhuǎn)子無偏心轉(zhuǎn)動要使汽缸容積發(fā)生周期性變化，本發(fā)明的原 理是將定子內(nèi)腔的上下兩個端面的圓周展開形狀設為兩個波長的簡諧波狀，將滑片置于上 下兩個簡諧波中間，且滑片的長度與兩個簡諧波距離相等，此時當滑片左右移動時，其在上 下兩個簡諧波阻擋的作用下上下位移，當將轉(zhuǎn)子設置成圓盤狀，并置于上下簡諧波之間，即 在轉(zhuǎn)動時實現(xiàn)它們間隔出的汽缸容積發(fā)生周期形變化。由該原理構(gòu)成的本發(fā)明有2種方 案，1、是轉(zhuǎn)子設計成圓盤狀，在轉(zhuǎn)子上設置滑片槽，定子腔上下兩個端面設計成兩波長的簡 諧波狀，之后在轉(zhuǎn)子上插入滑片即可。2、是將轉(zhuǎn)子與定子換位，將1方案中的轉(zhuǎn)子固定，變 為定子，再將1方案中的定子上下兩個端面變?yōu)樯舷罗D(zhuǎn)子構(gòu)件與輸出軸固定，之后在定子 上設置可上下位移的滑片，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時滑片僅上下位移，不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，同樣可實現(xiàn)本原理 構(gòu)成發(fā)動機。本發(fā)明顯著的有益效果是。1整機部件極少，結(jié)構(gòu)簡單，部件僅有轉(zhuǎn)子、定子、滑片三種類型使其加工成本較 低，適合推廣。2.轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)部做無偏心的轉(zhuǎn)動，使本發(fā)明幾乎無震動。3.本發(fā)明無需設置氣體閥門機構(gòu)，其換氣方式是自吸氣自排氣式。
4.本發(fā)明的汽缸形狀是立方體形狀，該種形狀有利于氣體的燃燒。5.本發(fā)明在一個小體積空間內(nèi)容納了 16個汽缸，其功率重量比超大。6.本發(fā)明根據(jù)相同原理有兩種結(jié)構(gòu)，該兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)勢，第1種優(yōu)勢在于其結(jié) 構(gòu)簡單，換氣容易，加工與維修容易。第2種在于當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，滑片僅上下位移不轉(zhuǎn)動，使 其密封性能好。7.本發(fā)明火花塞無需設置打火電路，只需使其處于高熱狀態(tài)，溫度大于燃料燃點 即可，燃料在壓縮時不接觸火花塞，在壓縮到最大程度才接觸火花塞使本發(fā)動機的點火時 間精確從根本上解決早燃或晚燃等問題。8.本發(fā)明壓縮比高，可使用壓燃動力，因其結(jié)構(gòu)簡單，無齒輪，無曲軸，結(jié)構(gòu)堅固， 所以可以承受爆震威力，當需要本發(fā)明利用爆震能量做功時，本發(fā)明可改為爆震能量的發(fā) 動機。9.本發(fā)明采用轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)無偏心轉(zhuǎn)動實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，其摩擦阻力較小，能量損 耗少。10.定子組成簡單，所以本發(fā)明冷卻容易，可直接在定子構(gòu)件上設置水道或散熱 片，來構(gòu)成水冷或風冷散熱。
四


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1第1套方案外觀示意2第1套方案轉(zhuǎn)子及滑片示意3第1套方案定子殼體示意4第1套方案轉(zhuǎn)子與定子安裝5第1套方案汽缸每個行程示意6兩套方案的工作原理7兩套方案的汽缸數(shù)量8第2套方案轉(zhuǎn)子示意9第2套方案殼體示意10第2套方案組裝11第2套方案汽缸每個行程示意中1.輸出軸2.滑片3a.定子上殼體3b.定子下殼體4.殼體螺栓5.殼體螺 栓孔6.火花塞7.火花塞孔8.推力軸承9.進氣口 10.排氣口 11.圓盤轉(zhuǎn)子12.滑片槽 13.輸出軸孔14.殼體端面15.殼體內(nèi)圓柱16.輸出軸上外花鍵17.輸出軸下外花鍵18a. 上轉(zhuǎn)子構(gòu)件18b.下轉(zhuǎn)子構(gòu)件19.上轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵20.下轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵21.熱火頭孔22.轉(zhuǎn)子 內(nèi)圓柱23.轉(zhuǎn)子內(nèi)端面24.轉(zhuǎn)子進氣口 25.轉(zhuǎn)子排氣口 26.殼體上蓋27.上殼體28.中間 殼體29.下殼體30.殼體下蓋
五
具體實施例方式1.本發(fā)明第1套方案結(jié)構(gòu)如圖1所示為第1套方案發(fā)動機外觀示意圖，從圖中可以了解到本發(fā)明的發(fā)動機形狀是一個圓柱狀，輸出軸(1)從圓柱的上下兩個頂面中心點位置探出，用于連接負載設 備。發(fā)動機的定子是由上下兩個殼體(3)對置拼合組成，由一圈多個殼體螺栓固定。在圓 柱上下兩個端面上，安裝有以輸出軸為軸線相差90度的上下兩個火花塞及相差90度的上 下兩對氣口。如圖2所示為本發(fā)明第1套方案的轉(zhuǎn)子及滑片示意圖，圖中在輸出軸⑴上固定 套有圓盤轉(zhuǎn)子(11)，也可視為將輸出軸(1)與圓盤轉(zhuǎn)子(11)設置成一整體。在圓盤轉(zhuǎn)子上 設置有一圈多個滑片槽(12)，該滑片槽的數(shù)量可以是6個也可以是8個或更多，其作用是將 滑片(2)插入，并使滑片(2)可在槽內(nèi)密封的上下位移。如圖3所示為本發(fā)明第1套方案的定子殼體示意圖，本發(fā)明的定子由定子上殼體 (3a)與定子下殼體(3b)對置組合而成。在定子殼體的邊緣設置有一圈多個殼體螺栓孔 (5)，在其內(nèi)部插入殼體螺栓(4)將定子進行固定。在定子殼體端面的一側(cè)設置有火花塞孔 (7)，在端面的另一側(cè)設置有兩個氣口，其中一個為進氣口(9)另一個為排氣口(10)，需要 注意的是，本發(fā)明的上下兩個殼體上都設置有火花塞孔及換氣口，但在上下殼體上他們是 以輸出軸為軸線相差90度角設置的，并且本發(fā)明中進氣口與排氣口是較長的弧形狀，他們 的弧度相加約為180度，火花塞孔與兩氣口交界處對置180度放置。另外定子殼體的內(nèi)腔 端面(14)并非平面，其端面圓周展開圖剛好是兩個波長的簡諧波狀，上下兩個定子內(nèi)腔端 面并非一致，而是以輸出軸為軸線相差90度角放置，在定子內(nèi)腔的端面中心位置設置有殼 體內(nèi)圓柱(15)，在其內(nèi)部設置有推力軸承⑶及輸出軸孔(13)。如圖4所示為本發(fā)明第1套方案的組裝示意圖，圖中將圓盤轉(zhuǎn)子放置在上下兩個 對置的殼體中間。在圓盤轉(zhuǎn)子上插入多個滑片，當將定子的上下殼體(3a) (3b)對置組合 后，定子內(nèi)部的上下兩個殼體內(nèi)圓柱(15)的端面剛好與圓盤轉(zhuǎn)子兩側(cè)端面密封接觸。定子 上下殼體邊緣的面也剛好壓在轉(zhuǎn)子的邊緣上，使轉(zhuǎn)子將定子分隔成上下兩個密封的空腔。 在轉(zhuǎn)子上插入滑片(2)，如將定子內(nèi)腔的上下端面圓周展開，其形狀剛好是上下兩條相對平 行的簡諧波狀曲線?；拈L度與上下兩個簡諧波的距離相匹配，滑片的寬度等于定子內(nèi) 腔半徑減去殼體內(nèi)圓柱半徑，當將轉(zhuǎn)子插入有8個滑片時，滑片(2)與轉(zhuǎn)子(11)及上下殼 體(3)共間隔出16個封閉的空間，該16個空間即為本發(fā)明的汽缸。如圖5所示為本發(fā)明第1套方案的汽缸行程示意圖，其中以汽缸A為例，假設汽缸 A處于起始的0度為位置，此時該汽缸剛處于排氣結(jié)束階段，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到90度時，汽缸A 實現(xiàn)吸氣過程，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到180度時，汽缸A實現(xiàn)壓縮過程，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到270度時，汽缸 A實現(xiàn)膨脹過程，當汽缸A轉(zhuǎn)動到360度時，汽缸A實現(xiàn)排氣過程，以上過程即本發(fā)明中汽缸 A的循環(huán)過程。如圖6所示為本發(fā)動機工作原理圖，圖中上下兩個圖形(3)就是本發(fā)明的定子，中 間一個長條狀圖形(1)就是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子上插入的豎條狀圖形(2)就是本發(fā)明的 滑片。其原理如下，由上下兩個定子內(nèi)腔的端面組成兩個相對平行的簡諧波狀曲線，將轉(zhuǎn) 子及滑片放在其中使定子腔內(nèi)隔出多個空間。當轉(zhuǎn)子在定子腔內(nèi)轉(zhuǎn)動時，就好比本圖中的 (1)在(3)內(nèi)左右移動，滑片(2)被轉(zhuǎn)子帶動的同時上下位移，并且將汽缸內(nèi)的氣體向前推 動，汽缸的容積在殼體端面的作用下變大或變小。因為本發(fā)明設置有兩個波長的簡諧波狀 端面，所以其汽缸的容積大小變化兩次，完成四個沖程，構(gòu)成發(fā)動機原理。如圖7所示為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子與定子構(gòu)成汽缸數(shù)量圖，圖中在圓盤轉(zhuǎn)子上插入了 8個滑片，由8個滑片將轉(zhuǎn)子間隔出8個區(qū)域，因為轉(zhuǎn)子設置有兩個面，所以本發(fā)明中如設置 有6個滑片，則本發(fā)動機為12缸發(fā)動機，如設置有8個滑片則本發(fā)動機設置有16個汽缸， 即本發(fā)明汽缸數(shù)是滑片數(shù)量的2倍。2.本發(fā)明第2套方案結(jié)構(gòu)如圖8所示為本發(fā)明第2套方案的轉(zhuǎn)子示意圖，本發(fā)明的第2套方案將原有轉(zhuǎn)子 改為定子，將原有的定子改為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由上轉(zhuǎn)子構(gòu)件(18a)與下轉(zhuǎn)子構(gòu)件(19a)及輸出 軸構(gòu)件(1)構(gòu)成。在上下轉(zhuǎn)子構(gòu)件(18)的轉(zhuǎn)子內(nèi)圓柱(22)內(nèi)設置有用于輸出軸穿過的 孔，孔內(nèi)設置有上下轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵(19) (20)，其與輸出軸上的上下外花鍵(16) (17)相匹配， 使輸出軸(1)可插入上下轉(zhuǎn)子構(gòu)件(18)內(nèi)并固定。在上下轉(zhuǎn)子構(gòu)件上還設置有熱火頭孔 (21)，轉(zhuǎn)子進氣口(24)及轉(zhuǎn)子排氣口(25)。該兩個氣口在轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)端面是并列放置的，而 在轉(zhuǎn)子外側(cè)端面是內(nèi)圈與外圈放置的，其目的是當將轉(zhuǎn)子總成安裝定子內(nèi)時在定子上設置 內(nèi)圈與外圈氣道方便氣體傳輸。另外當應用第2套方案時，本發(fā)明的點火方式則改為壓燃 方式，因為是在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子上設置熱火頭，所以熱火頭無法連接外部供電設備，所以熱火頭 選用熱延時鎢絲構(gòu)成，其可吸收前一次做功所釋放的熱量來點燃下一次壓縮后的氣體。如圖9所示為第2套方案的定子殼體示意圖，本發(fā)明的第2套方案的定子是由多 個殼體構(gòu)件并列排置，并由螺栓(4)插入定子邊緣的殼體螺栓孔(5)內(nèi)進行固定。其殼體 構(gòu)件分別為殼體上蓋(26)、上殼體(27)、中間殼體(28)、下殼體(29)、殼體下蓋(30)。在殼 體的上下蓋外側(cè)端面都設置有進氣口(9)排氣口(10)，在殼體上下蓋內(nèi)側(cè)端面，設置有兩 圈氣道，兩圈氣道分別連接另一面的兩個氣口(9) (10)。在中間殼體上設置有滑片槽(12)， 滑片槽內(nèi)安裝本發(fā)明的滑片(2)。如圖10所示為本發(fā)明第2套方案的組裝圖，圖中將轉(zhuǎn)子總成放在殼體上蓋(26) 與殼體下蓋(30)之間，放置在上殼體(27)、中間殼體(28)、下殼體(29)內(nèi)側(cè)。因本發(fā)明在 殼體上下蓋的內(nèi)側(cè)端面設置有內(nèi)外圈氣道，又因為轉(zhuǎn)子的上下轉(zhuǎn)子構(gòu)件的外端面設置有內(nèi) 外圈氣口，所以當發(fā)動機組裝后氣體可通過該種設置進出汽缸。如圖11所示為本發(fā)明第2套方案的汽缸行程示意圖。由轉(zhuǎn)子上腔內(nèi)的正前方的 汽缸A來說明本發(fā)動機的運行原理。假設輸出軸當前度數(shù)為0度，汽缸A處于體積最小狀 態(tài)，當輸出軸轉(zhuǎn)動到90度時，汽缸A體積變?yōu)樽畲螅瑢崿F(xiàn)進氣沖程。當輸出軸轉(zhuǎn)動到180度 時，汽缸A體積變?yōu)樽钚?，實現(xiàn)壓縮沖程。此時壓縮氣體被點燃并推動汽缸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當輸 出軸轉(zhuǎn)動到270度時，汽缸A體積變?yōu)樽畲?，完成膨脹過程。當輸出軸轉(zhuǎn)動到360度時，汽 缸A體積再次變?yōu)樽钚?，將廢氣排出。以上過程即為本發(fā)明的四沖程原理。另外本發(fā)明不但可以作為發(fā)動機來使用，當將火花塞去掉，再將氣口數(shù)量在原有 的基礎上增加一倍，或?qū)⒍ㄗ觾?nèi)腔端面展開圖僅設置成一個波長的簡諧波狀時，本發(fā)明也 可做為泵或氣液動馬達來使用。
權(quán)利要求
一種位移滑片式轉(zhuǎn)子發(fā)動機，由轉(zhuǎn)子與定子兩部分組成，其原理為將定子內(nèi)腔上下端面的圓周展開圖設計成兩個波長的簡諧波狀，將一個圓盤轉(zhuǎn)子置于其間，當在圓盤轉(zhuǎn)子上豎直插入多個滑片時，滑片與圓盤轉(zhuǎn)子在定子腔內(nèi)間隔出多個空間，當圓盤轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，滑片在轉(zhuǎn)動的同時上下位移使多個空間容積發(fā)生周期性變化，實現(xiàn)四沖程原理，構(gòu)成兩種不同結(jié)構(gòu)的發(fā)動機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于本發(fā)明將定子腔內(nèi)上下兩個端面的圓周展開圖設 計成兩個波長的簡諧波狀，且上下兩個簡諧波的曲線是相對平行的；再在兩個端面間加入 一個圓盤，在圓盤一圈豎直插入多個可上下滑動的滑片，滑片的長度與兩個端面的間距相 匹配；當圓盤轉(zhuǎn)動時滑片在端面的作用下上下移動使間隔出的汽缸容積發(fā)生周期性變化， 構(gòu)成四沖程原理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述，其特征在于本發(fā)明可根據(jù)以上原理設計成兩種結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)1 為將定子腔內(nèi)的圓盤構(gòu)件設置成轉(zhuǎn)子，將圓周展開后成為兩個波長的簡諧波狀端面設置成 定子，再將長度與兩端面距離相匹配的多個滑片插入在圓盤上構(gòu)成第1套方案的發(fā)動機； 結(jié)構(gòu)2為將圓周展開后成為兩個波長的簡諧波狀端面設置成上下兩個轉(zhuǎn)子構(gòu)件，將其中間 圓盤固定成定子，在將多個滑片插入在圓盤上構(gòu)成第2套方案的發(fā)動機。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述，其特征在于本發(fā)明第1套方案轉(zhuǎn)子是一個圓盤狀，其是由輸出 軸插入在圓盤構(gòu)件內(nèi)構(gòu)成或直接加工成一個整件；在圓盤的一圈設置有上下通透的多個滑 片槽；再將長度與定子兩端面距離相匹配多個滑片插入在滑片槽內(nèi)構(gòu)成轉(zhuǎn)子總成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述，其特征在于本發(fā)明第1套方案定子是由上下兩個殼體構(gòu)件構(gòu) 成；定子的內(nèi)腔上下兩個端面并非平面，其端面的圓周展開圖形是一條兩個波長的簡諧波 狀曲線；在定子內(nèi)端面的中心位置設置有殼體內(nèi)圓柱，圓柱內(nèi)設置輸出軸孔及輸出軸推力 軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述，其特征在于本發(fā)明第1套方案的換氣方式為在定子腔端面上 設置兩個弧形的氣口，一個為進氣口，一個為排氣口 ；且兩個氣口弧度總和為180度；第1 套方案的點火方式為在定子腔端面上與兩個氣口交界處對置180度的位置設置有火花塞， 火花塞可持續(xù)打火或持續(xù)紅熱，溫度高于燃料燃點，無需設置打火電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述，其特征在于本發(fā)明第2套方案的轉(zhuǎn)子總成是由輸出軸插入 在上轉(zhuǎn)子構(gòu)件與下轉(zhuǎn)子構(gòu)件中構(gòu)成；上下轉(zhuǎn)子構(gòu)件內(nèi)端面形狀與第1套方案的定子腔端面 形狀相同；在上下轉(zhuǎn)子構(gòu)件的外端面上分別設置有內(nèi)圈與外圈氣口，氣口成弧形，總弧長為 180 度。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述，其特征在于本發(fā)明第2套方案的定子是由殼體上蓋、上殼體、 中間殼體、下殼體、殼體下蓋并列排置，用螺栓進行固定；在殼體上下蓋的內(nèi)端面設置有內(nèi) 外圈氣道，用于連接轉(zhuǎn)子外端面的進排氣口 ；在中間殼體上的設置有一圈多個上下通透的 滑片槽，在槽內(nèi)安裝長度與上下轉(zhuǎn)子內(nèi)端面距離相匹配的滑片。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述，其特征在于本發(fā)明第2套方案的換氣方式為在上下轉(zhuǎn)子構(gòu)件 外端面設置內(nèi)圈與外圈氣口，在殼體上下蓋的內(nèi)端面設置內(nèi)外圈氣道，在外側(cè)設置氣口與 氣道連接，組裝后轉(zhuǎn)子上的氣口即可通過氣道與殼體上的氣口連接；第2套方案的點火方 式為壓燃式，其是在轉(zhuǎn)子構(gòu)件上設置熱火頭孔與熱火頭，利用前一次燃燒余熱來點燃下一 次壓縮氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于本發(fā)明不但可以作為發(fā)動機來使用，當將火花塞 去掉，再將氣口數(shù)量在原有的基礎上增加一倍，或定子內(nèi)腔端面展開圖改為一個波長簡諧 波狀時，本發(fā)明也可做為泵或氣液動馬達來使用。
全文摘要
一種位移滑片式轉(zhuǎn)子發(fā)動機，由轉(zhuǎn)子與定子兩部分組成，其原理為將定子內(nèi)腔上下端面的圓周展開圖設計成兩個波長的簡諧波狀，將一個圓盤轉(zhuǎn)子置于其間，當在圓盤轉(zhuǎn)子上豎直插入多個滑片時，滑片與圓盤轉(zhuǎn)子在定子腔內(nèi)間隔出多個空間，當圓盤轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，滑片在轉(zhuǎn)動的同時上下位移使多個空間容積發(fā)生周期性變化，實現(xiàn)四個沖程，構(gòu)成功率重量比較高的發(fā)動機。
文檔編號F02B55/02GK101852094SQ20091019099
公開日2010年10月6日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者尚世群 申請人:尚世群